Abstract The capability to recycle waste materials, such as steel slag, has appealed to the construction industry, as the cement industry faces a major challenge to reduce carbon dioxide (CO2) emissions into the atmosphere. This paper investigated the obtainment of cement pastes with Kanbara reactor desulfurization waste slag (KR slag) through alkaline activation using silicate and sodium hydroxide solutions. The mixtures were analyzed by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), compressive strength, and physical property tests. The FTIR, XRD, and TGA results pointed to chemical activation, forming C-S-H and C-(A)-S-H gels. The formation of these compounds indicated the possibility of using KR slag in cementitious composites for civil construction.

Abstract The objective was to evaluate the influence of Baosteel slag short flow (BSSF) steel slag, a byproduct of a Brazilian steel mill, as a fine aggregate on the properties of fresh state and on the compressive strength of mortars. The experimental work was to characterize the BSSF steel slag and to produce simple mortars (only cement) and mixed mortars (cement and lime), replacing the natural sand with the slag aggregate in 20%, 40%, and 60% by volume. The fresh state tests were specific mass, incorporated air, water retention, and squeeze-flow, while in the hardened state, compressive strength at 28 days was investigated. It was verified that mortars with higher slag contents required greater amounts of water to obtain the spread (consistency) on the flow table, which was fixed at 260±5 mm. The mortars with slag presented higher specific mass since the slag had a higher density than natural sand and less water retention in the case of simple mortars. In addition, it was verified that the mortars with BSSF steel slag presented lower values of maximum displacement in the squeeze-flow test, which negatively affected its workability in the fresh state, besides the properties of mortar adherence. In addition, it was verified through the analysis of variance that the substitution of natural sand by BBSF steel slag did not significantly influence the compression strength of mortars.

Os polímeros reforçados com fibra de carbono (PRFC) têm sido bastante utilizados no reforço de estruturas de concreto armado devido à sua praticidade e versatilidade na aplicação, baixo peso e elevada resistência à tração e à corrosão. Algumas empresas que atuam no mercado da construção civil utilizam o PRFC no reforço à flexão de vigas de concreto armado, contudo sem fazer uso de sistemas de ancoragem, o que influencia na capacidade resistente da viga. Portanto, o objetivo desse trabalho é analisar, por meio de um programa experimental, o comportamento estrutural de vigas de concreto armado reforçadas à flexão com PRFC variando-se a taxa de armadura e a quantidade de camadas do reforço, sem fazer o uso de sistemas de ancoragem. Para tanto, foram produzidos dois grupos de vigas de concreto armado, de mesma característica geométrica mas com taxas de armadura distintas. Cada grupo possuía cinco vigas: uma que não foi reforçada (de referência) e as demais reforçadas com duas, três, quatro e cinco camadas de fibra de carbono. As vigas foram dimensionadas utilizando-se uma rotina computacional desenvolvida no pacote comercial MAPLE, sendo posteriormente ensaiadas à flexão em 4 pontos até o seu colapso. Os ensaios experimentais comprovaram a eficácia do reforço, constatando-se que as vigas colapsavam com cargas superiores e deformações inferiores à medida que se aumentava a quantidade de camadas de fibra no reforço. Contudo o aumento do número de camadas não proporcionou um incremento expressivo na capacidade resistente das vigas reforçadas, indicando que não foi possível tirar proveito por completo do reforço aplicado devido a ocorrência nas vigas reforçadas do modo de ruína prematuro por arrancamento do cobrimento que poderia ter sido evitado com o uso de um sistema de ancoragem adequado para o PRFC.

The use of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has been widely used for the reinforcement of concrete structures due to its practicality and versatility in application, low weight, high tensile strength and corrosion resistance. Some construction companies use CFRP in flexural strengthening of reinforced concrete beams, but without anchor systems. Therefore, the aim of this study is analyze, through an experimental program, the structural behavior of reinforced concrete beams flexural strengthened by CFRP without anchor fibers, varying steel reinforcement and the amount of carbon fibers reinforcement layers. Thus, two groups of reinforced concrete beams were produced with the same geometric feature but with different steel reinforcement. Each group had five beams: one that is not reinforced with CFRP (reference) and other reinforced with two, three, four and five layers of carbon fibers. Beams were designed using a computational routine developed in MAPLE software and subsequently tested in 4-point points flexural test up to collapse. Experimental tests have confirmed the effectiveness of the reinforcement, ratifying that beams collapse at higher loads and lower deformation as the amount of fibers in the reinforcing layers increased. However, the increase in the number of layers did not provide a significant increase in the performance of strengthened beams, indicating that it was not possible to take full advantage of strengthening applied due to the occurrence of premature failure mode in the strengthened beams for pullout of the cover that could have been avoided through the use of a suitable anchoring system for CFRP.

A preocupação com a conservação dos recursos não renováveis tem levado o meio acadêmico a pesquisar sobre a utilização dos agregados reciclados na produção de concretos. A retração por secagem do concreto é um fenômeno que está intimamente ligado à perda de água da massa do concreto, a qual é quase inevitável, desde que o concreto esteja exposto a um ambiente de umidade abaixo da condição de saturação. Este artigo apresenta um estudo experimental, onde foram produzidos concretos variando-se a relação água/cimento (de 0,4 a 0,8) e o tipo e a proporção dos três principais constituintes do resíduo de construção e demolição (concreto, argamassa e cerâmica vermelha) usados como agregados graúdos e miúdos reciclados, produzindo-se modelos matemáticos que correlacionam tais variáveis com a retração por secagem dos concretos aos 56 e 224 dias de idade. Os resultados apontam que, para a idade de 56 dias, o modelo apresentou uma excessiva variabilidade, manifestando somente 4 das 7 variáveis como termos significativos. Para a idade de 224 dias, o modelo proposto ainda apresentou uma elevada variabilidade, entretanto todas as variáveis foram tidas como significativas. Os resultados apontam que a substituição do agregado natural pelo reciclado propicia um acréscimo na retração por secagem, sendo este efeito mais sentido para a substituição do agregado miúdo. O efeito mais pronunciado está associado ao emprego do agregado miúdo reciclado de concreto e o menor, ao do agregado graúdo reciclado de concreto.

Concerns with conservation of nonrenewable resources are propelling academic research regarding the use of recycled aggregates in concrete production. Concrete’s shrinkage is a phenomenon intimately linked to concrete loss of water, which is almost inevitable, since the majority of concrete structures is exposed to an environment where atmospheric humidity is below saturation condition. This paper presents an experimental study where concretes were produced varying water/cement ratio (from 0.4 to 0.8) and type and proportion of construction & demolition waste (concrete, cement, and red ceramic) used as coarse and fine recycled aggregates. Mathematical models correlating such variables with concrete’s shrinkage at 56 and 224 days of age were built. The results indicate that, for the age of 56 days, the data presented excessive variability, revealing only 4 of the 7 tested variables as significant. For the age of 224 days, the proposed model still presented considerable variability, however all tested variables were detected as significant. Results point out that substitution of natural aggregates by recycled aggregates increases shrinkage, being this effect stronger when substitution comprises fine aggregates. The most pronounced effect was associated to the use of recycled concrete fine aggregate. The slightest effect was observed using recycled concrete coarse aggregate.

Os resíduos de construção e demolição (RCD) constituem uma importante parcela dos resíduos sólidos produzidos nas cidades brasileiras, correspondendo em torno de 50% dos resíduos sólidos urbanos. Dentre os diversos constituintes do RCD, a cerâmica vermelha, proveniente de restos de tijolos e telhas cerâmicas utilizados nas construções, equivale a uma considerável parcela destes resíduos. A reciclagem do RCD para a produção de agregados reciclados tem se tornado uma prática cada vez mais comum, particularmente em cidades onde há uma inacessibilidade ou escassez de agregados naturais, proporcionando altos custos para adquiri-los. Com o intuito de se determinar o comportamento do agregado reciclado de cerâmica vermelha na produção de concretos, desenvolveu-se um programa experimental baseado em um projeto de experimentos onde se substituiu os agregados miúdos e graúdos naturais pelos seus respectivos reciclados, além de se variar a relação água/cimento. Os concretos produzidos foram analisados com relação a três propriedades: resistência à compressão, módulo de deformação e volume de poros permeáveis (VPP). Os resultados obtidos foram analisados utilizando-se ferramentas estatísticas, desenvolvendo-se modelos matemáticos que descrevem o comportamento das propriedades estudadas ao se substituir o agregado natural pelos reciclados de cerâmica vermelha. Todos os modelos obtiveram excelentes coeficientes de determinação, acima de 95%. Simulações realizadas utilizando-se os modelos propostos apontam que a substituição do agregado miúdo natural pelo miúdo reciclado resulta em um acréscimo da resistência à compressão dos concretos produzidos e para a substituição do agregado graúdo natural pelo graúdo reciclado, um decréscimo. Para as demais propriedades do concreto estudadas, observou-se que a utilização dos agregados reciclados, tanto graúdo quanto miúdo, influi negativamente no comportamento do concreto, sendo que o agregado do tipo graúdo reciclado exerceu em todas as propriedades, uma maior influência.

Construction and Demolition (C&D) waste is an important portion of solid waste produced in Brazilian cities, corresponding around 50% of urban solid wastes. Among several representatives of C&D waste, red ceramic, originated from bricks and tiles used in constructions, is a considerable portion. The recycling of C&D waste making recycled aggregates has been a common practice, particularly in cities where there is an inaccessibility or shortage of natural aggregates, that propitiate high costs to acquire them. Intending determine the behavior of red ceramic recycled aggregates in concrete's production, it was made an experimental program based on a project of experiments. In this program, the fine and the coarse natural aggregates were substituted by theirs respective recycled aggregates. The water/cement ratio was also varied. The produced concretes were analyzed regarding three properties: axial strength, modulus of deformation and volume of permeable voids (VPP). All the proposed models had excellent determination coefficient, higher than 95%. Simulations were made using the proposed models. The results indicate the natural fine aggregate substitution by the recycled red ceramic fine aggregate results in an axial strength increment and for a natural coarse aggregate substitution by the recycled red ceramic coarse aggregate, a decrease. For the other concrete properties, it was observed that the recycled aggregate use, as for coarse as for fine aggregate, had a negative effect and the recycled coarse aggregate exercised a larger influence than the fine aggregate.

Com o intuito de contribuir no estudo de concretos produzidos com agregados reciclados, produziu-se um traço de referência (com agregados naturais) e outros 49 traços, substituindo-se os agregados naturais por agregados reciclados de concreto, de argamassa e de cerâmica vermelha, que são os 3 maiores constituintes dos resíduos de construção e demolição das cidades brasileiras. Além do tipo de agregado, também variou-se a relação água/cimento (a/c), entre os valores de 0,4 a 0,8, fixando-se o teor de água na pré-umidificação dos agregados reciclados. O módulo de deformação dos concretos foram determinados aos 28 dias, utilizando-se a norma brasileira ABNT NBR 8522/03, em corpos-de-prova cilíndricos. Os resultados apontam que a substituição do agregado natural pelo reciclado resulta em uma redução do módulo de deformação, sendo que o agregado graúdo de cerâmica vermelha e o agregado miúdo reciclado de concreto foram os que exerceram a maior e a menor influência, respectivamente, sobre o módulo de deformação dos concretos produzidos.

To contribute to the recycled aggregate concrete study, an experimental test was made by substituting the natural aggregates for recycled aggregates of concrete, of mortar and of red ceramic, which are the three main ingredients of Brazilian construction and demolition waste. Besides the aggregate types, the water/cement ratio (w/c) was also changed from 0.4 to 0.8, fixing the amount of pre soaking water of the recycled aggregates. The concrete's module of deformation was determined at 28-days age, using the Brazilian Standard ABNT NBR 8522/03, in cylindrical specimens. The results show that substituting the natural aggregates for the recycled aggregates reduces the module of deformation, and that the coarse red ceramic recycled aggregate and the fine concrete recycled aggregate were the ones that exerted the greatest and the smallest influence, respectively, on the concrete's module of deformation.